OpAmp Restador

De

  ¿Qué es?

Un amplificador operacional conectado en configuración de restador permite restar el voltaje entre las entradas del OpAmp, depende de las relaciones entre las resistencia de retroalimentación y las demás resistencias para lograr amplificar la diferencia; esta configuración se vería como el siguiente esquemático:

¿Qué obtenemos?

  • Si ambas ganancias son iguales, es decir, R2/R1=R4/R3
    • La señal obtenida será la diferencia entre las fuentes sin amplificación
  • Si las resistencias son distintas
    • La señal obtenida será la diferencia entre las fuente multiplicada por la relación entre Rf y las resistencias de la fuente
¿Cómo analizamos el circuito?

Analizaremos este circuito por superposición: encenderemos una fuente y apagaremos la otra para analizar como actúa esta sobre el circuito para después sumar cada caso y obtener el voltaje total: 

Caso 1: V1 on, V2 off
Las resistencia R3 y R4 no repercuten en el voltaje de salida por lo que podríamos considerar que la entrada no inversora simplemente está conectada a tierra, si nos fijamos, esta configuración es la conocida como OpAmp Inversor, por lo tanto ya sabemos que el voltaje de salida de este será descrita como: 
Caso 2: V1 off, V2 on
Nuevamente, si analizamos esta configuración notamos que es muy parecida a la de un OpAmp No Inversor, por lo tanto podemos describir la ecuación de salida como:
Sin embargo, debemos destacar que nuestro punto Vin está puesto en la entrada no inversora, para tomar en cuenta las resistencias R3 y R4 podemos asumir un divisor de voltaje de la fuente a estas dos resistencias, por lo que Vin equivaldría al voltaje de la resistencia 4, sustituyendo en la ecuación obtenemos: 
Ya teniendo definido como reaccionaría nuestro circuito a los distintas fuentes por separado, podemos sumarlos, obteniendo que el voltaje de salida de un circuito amplificador restador se puede describir como:

Observamos que si la relación R2/R1=R4/R3 se cumple, obtendríamos que Vout=V2-V1 ejemplificando a la perfección porque este es un circuito restador. 

¿Cómo se ve esto en una simulación?
Si tomamos de ejemplo el esquemático con el que hicimos el análisis, y le ponemos los mismos valores a todas las resistencias obtenemos:

En la gráfica notamos que obtenemos a la salida un voltaje de 6V, que en efecto sería la resta entre V2=10V (entrada no inversora) y V1=4V (entrada inversora) con lo que comprobamos que nuestro análisis del circuito es correcto.

Nota: Para visualizar mejor las simulaciones entra a los links que se muestran a la izquierda en el apartado "Simulaciones" :)


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